Изготовив из магнитного железняка шар уильям гилберт. Уильям гильберт и его исследования электрических и магнитных явлений

В XVI - XVII вв. с развитием торговли в Европе все большее распространение получает экспериментальный метод научных исследований, одним из основоположников которого по праву называют Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.). Это в его записной книжке можно найти знаменательные слова: «Не слушай учения тех мыслителей, доводы которых не подтверждены опытом». Уже упоминавшийся ранее неаполитанец Джован Баттиста Порта (1538-1615 гг.) в своем труде «Натуральная магия» подчеркивает, что все вычитанные им факты из сочинений древних ученых и путешественников он старался проверить собственным опытом «денно и нощно, с большими издержками».

Экспериментальный метод исследований нанес заметный удар по мистицизму и разного рода вымыслам и предрассудкам.

Значительный перелом в представлениях об электрических и магнитных явлениях наступил в самом начале XVII в., когда вышел в свет фундаментальный научный труд видного английского ученого Вильяма Гильберта (1554-1603 гг.) О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле» (1600 г.). Будучи последователем экспериментального метода в естествознании. В. Гильберт провел более 600 искусных опытов, открывших ему тайны «скрытых причин различных явлений».

В отличие от многих своих предшественников Гильберт считал, что причиной действия на магнитную стрелку является магнетизм Земли, которая является большим магнитом. Свои выводы он основывал на оригинальном эксперименте, впервые им осуществленным.

Он изготовил из магнитного железняка небольшой шар - «маленькую Землю - тереллу» и доказал, что магнитная стрелка принимает у поверхности этой «тереллм» такие же положения, какие она принимает в поле земного магнетизма. Он установил возможность намагничивания железа посредством земного магнетизма.

Исследуя магнетизм, Гильберт занялся также и изучением электрических явлений. Он доказал, что электрическими свойствами обладает не только янтарь, но и многие другие тела - алмаз, сера, смола, горный хрусталь, электризующиеся при их натирании. Эти тела он называл «электрическими», в соответствии с греческим названием янтаря (электрон).

Но Гильберт безуспешно пытался наэлектризовать металлы, не изолируя их. Поэтому он пришел к ошибочному выводу о невозможности электризации металлов трением. Это заключение Гильберта было убедительно опровергнуто спустя два столетия выдающимся русским электротехником академиком В. В. Петровым.

В. Гильберт правильно установил, что «степень электрической силы» бывает различна, что влага снижает интенсивность электризации тел посредством натирания.

Сравнивая магнитные и электрические явления, Гильберт утверждал, что они имеют разную природу: например, «электрическая сила» происходит только от трения, тогда как магнитная - постоянно воздействует на железо, магнит поднимает тела значительной тяжести, электричество - только легкие тела. Этот ошибочный вывод Гильберта продержался в науке более 200 лет.

Пытаясь объяснить механизм воздействия магнита на железо, а также способность наэлектризованных тел притягивать другие легкие тела, Гильберт считал магнетизм как особую «силу одушевленного существа», а электрические явления, «истечениями» тончайшей жидкости, которая вследствие трения «выливается из тела» и непосредственно действует на другое притягиваемое тело.

Представления Гильберта об электрическом «притяжении» было более правильным, чем у многих современных ему исследователей. По их утверждениям при трении из тела выделяется «тончайшая жидкость» которая отталкивает воздух, прилегающий к предмету: более отдаленные слои воздуха, окружающие тело, оказывают сопротивление «истечениям» и возвращают их вместе с легкими телами обратно к наэлектризованному телу.

В течение многих веков магнитные явления объясняли действием особой магнитной жидкости, и как это будет показано далее - фундаментальный труд Гильберта выдержал в течение XVII в. несколько изданий, он был настольной книгой многих естествоиспытателей в разных странах Европы и сыграл огромную роль в развитии учения об электричестве и магнетизме.

Веселовский О. Н. Шнейберг А. Я "Очерки по истории электротехники"

Название: О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле
)

М.: АН СССР, 1956.- 412 с.
djvu 6 МБ
Качество: отличное
Серия Классики науки

Русский перевод книги Гильберта 1600 г., с которой началась наука об электричестве.
В труде «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле» ученый впервые последовательно рассмотрел магнитные и электрические явления. В этой книге описано более 600 проделанных Гильбертом опытов и изложены выводы, к которым пришел ученый. Именно в данной работе было сделано предположение, что Земля является гигантским магнитом. Кроме того велико влияние труда на развитие научного познания - впервые в истории, задолго до Бэкона Гильберт провозгласил опыт критерием истины и все положения проверял в процессе специально поставленных экспериментов.
Английскому физику и врачу Уильяму Гильберту мы обязаны зарождением науки об электричестве, остававшейся до 1600 года практически на уровне знаний древних греков, которым было известно лишь, что натертый янтарь притягивает соломинки. В труде «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле» ученый впервые последовательно рассмотрел магнитные и электрические явления.
В этой книге описано более 600 проделанных Гильбертом опытов и изложены выводы, к которым пришел ученый. Он установил, что у магнита всегда имеются два неразделимых полюса: если магнит распилить на две части, то у каждой из половинок оказывается вновь по паре полюсов. Полюса, которые Гильберт назвал одноименными, отталкиваются, а другие - разноименные - притягиваются. Он придумал прибор «версор» - прообраз электроскопа. С помощью версора Гильберт показал, что притягивает не только натертый янтарь, но и алмаз, сапфир, карбункул, опал, аметист, берилл, горный хрусталь, стекло, сланцы, сера, сургуч, каменная соль, квасцы. Все эти тела он назвал электрическими. Абстрактное понятие «электричество» появилось в 1650 г. с подачи Гильберта. А еще ученый открыл явление магнитной индукции: брусок железа, расположенный возле магнита, сам приобретает магнитные свойства.
В XVI веке в списках странных и загадочных явлений, недоступных познанию и, следовательно, относящихся к чудесам, магниту отводилось первое место: он самостоятельно распознает тела одной с ним природы, передает некоторым веществам свои магнетические свойства и действует на расстоянии невзирая ни на какие препятствия. Гильберт взглянул на эти свойства магнита с нового ракурса. Orbis virtutis (мир добродетели - лат.), под которым Гильберт подразумевает некую «область качества», присутствующую вокруг магнита, в точности соответствует современному пониманию магнитного поля. Гильберт даже описывает его силовые линии, перемещая вдоль них магнитную стрелку. Тем не менее, он отказывается говорить о магнитной «силе». Он полагает, что, если электрические тела производят силу «посредством эманации от электрической жидкости естественных флюидов», то магнетические тела действуют иначе: через свою «форму». Причина в том, что «тело, притягиваемое электрическим телом, не изменяется последним; оно остается таким же, каким было до того, не получая ни малейших добавок к своему качеству, тогда как магнит притягивает к себе магнетические субстанции, которые тут же получают добавку своей действенности, причем не только поверхностной, но также и их внутренние части, их самое ядро». Так что если бы магнетический флюид существовал, то был бы «исключительно тонким и разреженным, чтобы смочь проникать внутрь железа». Гильберт приписывает магнетизм некой «форме», которую называет «душой» (словом, не имевшим в то время исключительно религиозного значения, каковое оно приобрело впоследствии). «Магнитная природа не происходит от всего неба и не создается благодаря симпатии, влиянию или скрытым качествам; не происходит она и от какой-либо особой звезды, - так Гильберт объясняет исчезновение магнитных свойств железа при нагревании выше температуры, которую теперь называют точкой Кюри (примерно 700°С), и повторное намагничивание при охлаждении. - Огонь разрушает магнитные силы в камне не потому, что он отрывает от него какие-нибудь главные притягивающие части, а потому, что стремительная сила пламени, разрушая материю, искажает форму целого... железо, раскалившись до огня, охваченное сильным жаром, имеет нарушенную, искаженную форму, почему оно и не притягивается магнитом, и теряет эту каким-либо образом приобретенную притягательную силу; когда же оно, как бы возрожденное, пропитывается магнитом или землей, ... воскресает его форма, не угасшая, а только возмущенная, нарушенная». Дело в том, что утрата нагретым железом магнитных свойств, а потом их возвращение при охлаждении сегодня также объясняется изменением формы: переупорядочением стенок между микроскопическими смежными областями, называемыми соответственно стенками Блоха и доменами Вейсса, внутри которых царит спонтанное намагничивание. Вскоре после смерти ученого английский поэт Джон Драйден написал: «Гильберт будет жить до тех пор, пока магнит будет притягивать».

P.S. Специально для platonanet.org.ua . Особая благодарность andyk с идейно дружественного нам ресурса infanata.

Уильям Гилберт родился в 1544 году в семье главного судьи и члена городского совета города Колчестера в графстве Эссекс (Англия). В 1558 году Уильям поступил в Кембридж, а затем продолжил обучение в Оксфорде. В обучении он делал большие успехи: уже в 1569 году, двадцати пяти лет от роду, он становится доктором медицины и даже избирается старшим членом ученого общества колледжа.

Гилберт как врач пользуется большим успехом. Его избирают членом Королевского колледжа врачей, а впоследствии он становится его президентом. Слава Гилберта столь велика, что доходит до королевского двора: королева Елизавета делает его своим лейб-медиком.

Но интересы Гилберта не ограничиваются медициной: он серьезно интересуется естествознанием. И заинтересовывает этим даже королеву: она посещает его лабораторию, где ученый демонстрирует ей ставшие знаменитыми опыты.

В доме и в лаборатории Гилберта, который по воспоминаниям знавших его людей был веселым, общительным и радушным человеком, часто собирались его многочисленные коллеги и друзья. В их числе были и моряки, которые рассказывали ему о наблюдениях над компасом во время их кругосветных плаваний. Это позволило Гилберту собрать богатый материал о склонениях магнитной стрелки, который вошел впоследствии в его знаменитую книгу «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле».

Гилберт был самым активным в Англии сторонником и пропагандистом идей Коперника и Бруно.

Основной вклад Гилберта в науку связан с его трудами по магнетизму и электричеству. Более того, само возникновение этих важнейших разделов физики в новое время по справедливости должно быть связано с Гилбертом.

Главным итогом его исследований явился уже упомянутый труд «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле». В этой книге описано более 600 проделанных Гилбертом опытов и изложены те выводы, к которым они приводят.

Гилберт установил, что у магнита всегда имеются два неразделимых полюса: если магнит распилить на две части, то у каждой из половинок оказывается вновь по паре полюсов. Полюса, которые Гилберт впервые назвал одноименными, отталкиваются, а другие - разноименные - притягиваются.

Гилберт открыл также явление намагничивания: он обнаружил, что брусок железа, расположенный возле магнита, сам со временем приобретает свойства магнита.

Гилберт не только экспериментировал с магнитами, он поставил перед собой задачу, которая осталась неразрешенной до сих пор: почему вообще существует магнетизм Земли?

Ответ, который он предложил, опять-таки базировался на экспериментах. Был изготовлен постоянный магнит, названный Гилбертом Тереллой (т. е. «земелькой»), имевший форму шара, и Гилберт при помощи магнитной стрелки, помещавшейся над различными участками его поверхности, изучал создаваемое им магнитное поле. Оно оказалось весьма похожим на то, что имеется над Землей. На экваторе, т. е. на равных расстояниях от полюсов, стрелки магнита располагались горизонтально, т. е. параллельно поверхности шара, а чем ближе к полюсам, тем сильнее наклонялись стрелки, принимая вертикальное положение над полюсами.

Магнитами, хотя бы из-за прикладных целей мореплавания, уже немного интересовались и до Гилберта, но в исследовании электричества он был первым. И здесь ему принадлежат важные достижения. Даже первый прибор - прообраз электроскопа - был придуман им. Гилберт установил, что электризация (тоже предложенный им термин) происходит при натирании не только янтаря (это было замечено еще древними греками), но также и многих тел другого состава, в том числе и стекла. Электризация трением до середины 18 века оставалась основным способом разделения электрических зарядов.

Гилберту удалось даже экспериментально обнаружить такие тонкие эффекты, как влияние пламени на заряженные тела. Значительно опережая свое время, ученый связывал нагревание с тепловым движением частиц тел.

Рассказы об ученых по физике. 2014

(1603-11-30 ) (59 лет)

Биография

Семья Гильберта была очень известна в округе: его отец был чиновником, а сама семья имела достаточно длинную родословную. Закончив местную школу Уильям в 1558 году был отправлен в Кембридж . О его жизни до начала научной карьеры известно очень мало. Существует версия, что он также учился в Оксфорде , хотя документальных доказательств этому нет. В 1560 году он получает степень бакалавра , а в 1564 году - магистра философии. В 1569 он становится доктором медицины .

Закончив обучение, Гильберт отправляется в путешествие по Европе , которое продолжалось несколько лет, после чего он поселился в Лондоне . Там в 1573 году он становится членом Королевского медицинского колледжа.

Научная деятельность

В 1600 году издал книгу «De magnete, magneticisque corparibus etc », в которой описаны его опыты над магнитами и электрическими свойствами тел, разделил тела на электризующиеся трением и неэлектризующиеся, подметив тем самым влияние влажности воздуха на электрическое притяжение легких тел .

Гильберт создал первую теорию магнитных явлений . Он установил, что любые магниты имеют по два полюса, при этом разноименные полюсы притягиваются, а одноименные отталкиваются. Проводя опыт с железным шаром, который взаимодействовал с магнитной стрелкой, впервые выдвинул предположение о том, что Земля является гигантским магнитом . Также он предположил идею о том, что магнитные полюсы Земли могут совпадать с географическими полюсами планеты.

Гильберт также исследовал электрические явления, впервые применив этот термин. Он заметил, что многие тела так же как и янтарь после натирания могут притягивать маленькие предметы, и в честь этого вещества назвал подобные явления электрическими (от лат. ēlectricus - «янтарный»).

Память

В 1964 г. Международный астрономический союз присвоил имя Гильберта кратеру на видимой стороне Луны . Гильберт (обозначение: Гб, Gi) - единица измерения магнитодвижущей силы в системе СГС. Названа в честь Уильяма Гильберта.

Напишите отзыв о статье "Гильберт, Уильям"

Примечания

Литература

• Гильберт У. О магните, магнитных телах и большом магните - Земле. М., 1956
• Edgar Zilsel , «The Origin of William Gilbert’s Scientific Method», Journal of the History of Ideas 2:1-32, 1941
• Bochenski, Leslie «A Short History of Lunar Cartography» (April 1996) University of Illinois Astronomical Society

Ссылки

• Гильберт Уильям // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . - 3-е изд. - М . : Советская энциклопедия, 1969-1978.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
• Храмов Ю. А. Гильберт Уильям (Gilbert William) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . - Изд. 2-е, испр. и дополн. - М .: Наука , 1983. - С. 84. - 400 с. - 200 000 экз. (в пер.)

Отрывок, характеризующий Гильберт, Уильям

– А почему вы знаете?
– Я знаю. Это не хорошо, мой дружок.
– А если я хочу… – сказала Наташа.
– Перестань говорить глупости, – сказала графиня.
– А если я хочу…
– Наташа, я серьезно…
Наташа не дала ей договорить, притянула к себе большую руку графини и поцеловала ее сверху, потом в ладонь, потом опять повернула и стала целовать ее в косточку верхнего сустава пальца, потом в промежуток, потом опять в косточку, шопотом приговаривая: «январь, февраль, март, апрель, май».
– Говорите, мама, что же вы молчите? Говорите, – сказала она, оглядываясь на мать, которая нежным взглядом смотрела на дочь и из за этого созерцания, казалось, забыла всё, что она хотела сказать.
– Это не годится, душа моя. Не все поймут вашу детскую связь, а видеть его таким близким с тобой может повредить тебе в глазах других молодых людей, которые к нам ездят, и, главное, напрасно мучает его. Он, может быть, нашел себе партию по себе, богатую; а теперь он с ума сходит.
– Сходит? – повторила Наташа.
– Я тебе про себя скажу. У меня был один cousin…
– Знаю – Кирилла Матвеич, да ведь он старик?
– Не всегда был старик. Но вот что, Наташа, я поговорю с Борей. Ему не надо так часто ездить…
– Отчего же не надо, коли ему хочется?
– Оттого, что я знаю, что это ничем не кончится.
– Почему вы знаете? Нет, мама, вы не говорите ему. Что за глупости! – говорила Наташа тоном человека, у которого хотят отнять его собственность.
– Ну не выйду замуж, так пускай ездит, коли ему весело и мне весело. – Наташа улыбаясь поглядела на мать.
– Не замуж, а так, – повторила она.
– Как же это, мой друг?
– Да так. Ну, очень нужно, что замуж не выйду, а… так.
– Так, так, – повторила графиня и, трясясь всем своим телом, засмеялась добрым, неожиданным старушечьим смехом.
– Полноте смеяться, перестаньте, – закричала Наташа, – всю кровать трясете. Ужасно вы на меня похожи, такая же хохотунья… Постойте… – Она схватила обе руки графини, поцеловала на одной кость мизинца – июнь, и продолжала целовать июль, август на другой руке. – Мама, а он очень влюблен? Как на ваши глаза? В вас были так влюблены? И очень мил, очень, очень мил! Только не совсем в моем вкусе – он узкий такой, как часы столовые… Вы не понимаете?…Узкий, знаете, серый, светлый…
– Что ты врешь! – сказала графиня.
Наташа продолжала:
– Неужели вы не понимаете? Николенька бы понял… Безухий – тот синий, темно синий с красным, и он четвероугольный.
– Ты и с ним кокетничаешь, – смеясь сказала графиня.
– Нет, он франмасон, я узнала. Он славный, темно синий с красным, как вам растолковать…
– Графинюшка, – послышался голос графа из за двери. – Ты не спишь? – Наташа вскочила босиком, захватила в руки туфли и убежала в свою комнату.
Она долго не могла заснуть. Она всё думала о том, что никто никак не может понять всего, что она понимает, и что в ней есть.
«Соня?» подумала она, глядя на спящую, свернувшуюся кошечку с ее огромной косой. «Нет, куда ей! Она добродетельная. Она влюбилась в Николеньку и больше ничего знать не хочет. Мама, и та не понимает. Это удивительно, как я умна и как… она мила», – продолжала она, говоря про себя в третьем лице и воображая, что это говорит про нее какой то очень умный, самый умный и самый хороший мужчина… «Всё, всё в ней есть, – продолжал этот мужчина, – умна необыкновенно, мила и потом хороша, необыкновенно хороша, ловка, – плавает, верхом ездит отлично, а голос! Можно сказать, удивительный голос!» Она пропела свою любимую музыкальную фразу из Херубиниевской оперы, бросилась на постель, засмеялась от радостной мысли, что она сейчас заснет, крикнула Дуняшу потушить свечку, и еще Дуняша не успела выйти из комнаты, как она уже перешла в другой, еще более счастливый мир сновидений, где всё было так же легко и прекрасно, как и в действительности, но только было еще лучше, потому что было по другому.

Почему лекарь Елизаветы I заинтересовался магнитами, как он придумал слово «электричество» и в чем связь между магнитными свойствами и течением воды, читайте в сегодняшнем выпуске «Истории науки».

Будущий ученый родился в семье городского судьи в Колчестере. Уильям окончил местную школу и поступил в Кембридж, но учиться пошел на врача. В 1560 он получил степень бакалавра, а через девять лет стал уже доктором медицины.

Гильберта очень интересовала химия, ведь эта наука была напрямую связана с врачебной практикой. Затем какое-то время его занимала астрономия. Он изучил почти все доступные ему труды, написанные о планетах. В своей стране Уильям был самым активным пропагандистом идей Коперника и Джордано Бруно. Но главное, что интересовало его, - это способность тел притягиваться друг к другу.

Трудно сказать, почему врач заинтересовался природой магнетизма и провел так много исследований этого явления. Возможно, это было связано с тем, что толченый магнит у лекарей того времени использовался как слабительное. Гильберт писал, что магнитное железо «...возвращает красоту и здоровье девушкам, страдающим бледностью и дурным цветом лица, так как оно сильно сушит и стягивает, не причиняя вреда». Вероятно, он хотел изучить лекарственные свойства магнита.

Главным итогом исследований Гильберта стал труд «О магните…». В книге он говорил, что у магнита всегда есть два полюса: если магнит разрезать на две части, то у каждой из половин окажется вновь по паре полюсов. Полюса, которые Гильберт назвал одноименными, отталкиваются, а разноименные притягиваются. Однако природу магнетизма ученый так и не установил. По сути, его размышления сводились к одному: у магнита есть душа, все из-за нее.

Титульный лист из книги Уильяма Гильберта «О магните», 1628 год

Wikimedia Commons

Самая яркая глава его книги посвящена мысли о том, что наша планета - большой магнит. Ученый писал, что точно так же, как притягиваются противоположные полюса двух магнитов, стрелка компаса притягивается к полюсам Земли, указывая направление на север и на юг. Чтобы доказать это, Гильберт вырезал из магнетита модель планеты - терреллу (от слова terra - «земля»). Компас, помещенный на эту модель, вел себя точно так же, как если бы его использовали для ориентирования, например, моряки.

Террелла Уильяма Гильберта

Wikimedia Commons

Наш герой также был одним из первых, кто исследовал электричество. Считается даже, что сам термин «электричество» придумал Гильберт. Ученый заметил, что многие тела, как и янтарь, после того как их обо что-нибудь потереть, начинают притягивать к себе мелкие предметы. Эти явления Гильберт по аналогии назвал электрическими (от лат. ēlectricus - «янтарный»). В то время знания людей об этом явлении практически не отличались от выводов древнегреческого философа Фалеса, когда было известно только, что потертый о шерсть янтарь притягивает соломинки.

Также Уильям Гильберт создал прообраз электроскопа и назвал его версором. С помощью этого прибора исследователь показал, что притягивать способен не только натертый янтарь, но и стекло, алмаз, опал, аметист, горный хрусталь, стекло, сера, каменная соль и другие материалы. Все эти тела он назвал «электрическими». Также он экспериментально показал, что нагревание уничтожает свойства притягивания, которые тела приобретают при трении.

Объяснял природу электричества ученый так: все вещи берут начало от двух первичных элементов: воды и земли. Тела, которые берут начало от воды, обладают свойством притягивать предметы, так как вода способна как бы хватать предметы и нести их по течению. Гильберт подчеркивал различие между магнитным и электрическим притяжением, обосновывая это тем, например, что влажные тела с трудом электризуются, а на притяжении магнитов влажность не оказывает влияния.

Наш герой был известен не только своими ислледованиями магнитов и электричества но и как успешный врач. В 30-летнем возрасте его избрали членом Королевского колледжа врачей. Слава о Уильяме Гильберте как о превосходном специалисте дошла до Елизаветы I, которая сделала его своим лейб-медиком. Королева очень интересовалась научными экспериментами и даже посетила лабораторию Гильберта, где ученый показал ей несколько опытов. После смерти Елизаветы, в 1603 году, лейб-медика оставили при новом короле, Якове I, но Уильям не пробыл в этой должности и года: наш герой вскоре скончался от чумы.